电机拖动_第五章_异步电机(二)

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1、重庆大学自动化学院电机学及拖动基础1第五章异步电机（二）三相异步电动机的运行原理2主要内容第一节三相异步电动机运行时的电磁过程第二节三相异步电动机的等效电路及向量图第三节三相异步电动机的功率和转矩第四节三相异步电动机的工作特性及其测取方法第五节三相异步电动机参数的测定第六节三相异步电动机的转矩与转差率的关系3第三节三相异步电动机的功率和转矩直流电动机：磁场由定、转子绕组双边的电流共同激励；气隙磁场随着负载变化，产生电枢反应。异步电动机：磁场仅由定子绕组一边的电流来建立；气隙磁场基本上与负载大小无关，无电枢反应。异步电动机的机电能量转换过程和直流电动机相似：输入电功率电磁感应输出机

2、械功率机电能量转换的关键在于：作为耦合介质的磁场4一功率转换过程功率转换过程：输入——从定子绕组输入电功率P1定子——定子铜耗pCu1+定子铁耗pFe+电磁功率Pe转子——转子铜耗pCu2+转子铁耗+总机械功率Pmech输出——机械损耗pmech+附加损耗pΔ+净机械功率P2通常，转差率很小，转子铁心中磁通变化频率很低，转子铁耗可忽略不计如果转差率较大，则f2较大，就应该考虑转子铁耗5异步电动机的能量转换关系异步电动机的功率图直流电动机的功率图6二功率方程式式中，U1——定子相电压I1——定子相电流——定子功率因数角——转子功率因数角sPe——转差功率转速n越低，转差率s越大，即转差

3、功率越大，则转子铜耗就越大7三转矩方程式由机械功率方程式：除以转子的机械角速度Ω，得到稳态转矩方程式：电动机稳态运行时的转矩平衡规律——电磁转矩与总的机械转矩相平衡。Te——电磁转矩T2——输出机械转矩，或负载制动转矩T0——空载转矩，电磁转矩Te既可用转子的总机械功率除以转子机械角速度来计算，也可用电磁功率除以同步角速度来计算：8四电磁转矩公式代入归算过的转子电动势，得到异步电动机的电磁转矩公式：式中，——转矩常数——可见，异步电动机的电磁转矩Te的大小：与每极磁通Φm、归算后转子电流的有功分量成正比。9第四节三相异步电动机的工作特性及其测取方法异步电动机的工作特性：是指在额定电压

4、和额定频率运行情况下，电动机的转速n、定子电流I1、功率因数、电磁转矩Te、效率η等与输出功率P2的关系，即U1=U1N、f=fN时n=f(P2)、I1=f(P2)、、Te=f(P2)、η=f(P2)。转子电流一般不能直接测取，故不能简化，这些特性非对输出功率而言不可。10一工作特性的分析空载时：P2≈0、I2≈0，故s≈0、n≈ns负载增大时：P2增加、I2增大以产生更大的电磁功率，故s也增大、n稍有下降一般转子铜耗很小，额定负载时：s≈1.5%～5%，则n≈(0.985～0.95)ns——异步电动机的转速特性为一条稍向下倾斜的曲线。1、转速特性11空载时：定子电流几乎全部为励磁电

5、流Im负载增大时：P2增加、n下降、I2′增大，故I1随之增大——异步电动机的定子电流几乎随P2按正比例增加。2、定子电流特性3、功率因数特性空载时：I1基本为无功励磁，功率因数很低，约0.1～0.2负载增大时：I1有功分量随I2增加，故功率因数提高接近额定负载时：功率因数达到最大超过额定负载后：s变得较大，变大，I2无功分量增加，故功率因数又重新下降12负载不超过额定值时，转速变化很小，而T0又认为基本不变——电磁转矩特性近似为一条斜率为1/Ω的直线。4、电磁转矩特性5、效率特性可变损耗小于不变损耗时：效率随负载的增加而增加可变损耗等于不变损耗时：效率最大可变损耗大于不变损耗时：效

6、率随负载的增加而减小13二工作特性的求取工作特性的求取——可用直接负载法通过实验求取；也可用等效电路进行计算求取。直接负载法：保持电源电压和频率为额定值，加负载到额定值的5/4，然后减少负载到额定值的1/4，分别读取P1、I1、n，计算不同负载下、Te、η，绘制工作特性。等效电路法：可认为代表励磁特性的励磁阻抗不变、代表漏磁通对绕组电磁效应的漏电抗不变，即等效电路参数在额定电压和频率下基本不变。给定等效电路参数、机械损耗和附加损耗，按不同s，计算n、I1、、Te、η，直到P2达到或超过额定值为止，由计算结果绘制工作特性。14第五节三相异步电动机参数的测定表示空载状态的励磁参数：励磁阻

7、抗Zm、Rm、Xm——决定于电动机主磁路的饱和程度，非线性——空载试验对应堵转电流的堵转参数：漏阻抗Z1、R1、X1、Z2′、R2′、X2′——与电动机饱和程度无关，线性——堵转试验15一空载试验与励磁参数的确定在额定电压和额定频率下，轴上不带任何负载的运行。1、空载试验调节电源电压从（1.1～1.3）ＵＮ开始，下降到转速发生明显变化时，测量７～９点，记录端电压、空载电流、空载功率和转速，绘制空载特性曲线：空载特性曲线16（1）机械损耗和铁耗的分离空载时，